地铁盖挖车站钢管混凝土柱施工技术

地铁盖挖车站钢管混凝土柱旋工技术　中铁二十局集团第四工程有限公司　宋鹏杰　［摘要］青岛地铁一期工程（３号线）五四广场站采用盖挖法施工，钢管混凝土柱将施工阶段的临时柱和结构的永久柱合二为一，起　到了很好的支撑作用。钢管混凝土柱作为永久结构柱，其施工质量直接影响整个地铁车站的受力能力，是控制该车站整体质量的重　点工序。铜管混凝土柱的施工难点是钢管定位安装和内部混凝土浇筑施工，整个施工过程利用人工挖孔桩作为铜管混凝土柱的安　装空间，安装定位作业均在地下２４Ａ＇；￣；ＩｔＡＬ桩内部进行，施工难度大，安装精度要求高，混凝土浇筑质量要求高。　［关键词］盖挖法　钢管混凝土柱安装定位混凝土浇筑　１．引言　混凝土导管　中３０　ｃｍ　１套　花篮螺栓　振捣棒　断筋机　ＧＱ４０－１　２ｏｏＫＷ　３Ｏ０ＫＷ　２台　２套　１台　钢管混凝土结构是由混凝土填人钢管内而形成的一种新型组合结　构。钢管混凝土结构能够更有效地发挥钢材和混凝土两种材料各自的　优点，同时也克服了钢管结构容易发生局部屈曲的缺点。早在ｌ９世纪　５０ｃｍ　８套　照明设备　发电机　ＨＸ．１９—２７　４台　８Ｏ年代，钢管混凝土结构就已经出现，在英国、前苏联、法国、日本、瑞士　等国均有应用实例。我国钢管混凝土结构技术的开发和应用已有近４Ｏ　年的历史。１９６６年钢管混凝土结构应用于北京地铁车站工程，７Ｏ年代　又在单层工业厂房、重型构架中得到了成功的应用。近ｌ０年来，随着　国家经济的迅猛发展，钢管混凝土结构在我国的高层建筑工程、地铁车　站工程和大跨度桥梁工程中得到了卓有成效地应用，推动了建造技术　的发展。　地铁车站是我国最早采用钢管混凝土结构的工程项目。早期的地　铁车站是深埋地下的多跨结构，用明挖法施工；采用钢管混凝土结构主　要是利用其承载力高的特点，减小柱子的截面尺寸，有效地利用空间。　近年来，在城市中心地区修建的地铁车站多为浅埋式的、具有综合功能　的多层地下建筑，采用盖挖法施工，可以尽量减少对城市正常生活的干　扰以及对地面交通和邻近建筑的影响。盖挖法又分为盖挖逆作法和盖　挖半逆作法，盖挖半逆作法是先施工地下结构的顶盖，在顶盖的保护下　进行开挖，土方开挖至底板底面标高后，按照从下到上的顺序进行施工　主体结构。为此，必须在土方开挖前设置好顶盖的中间支撑柱，钢管混　凝土柱可以将施工阶段的临时柱和结构的永久柱合二为一，因此是最　好的选择。　２．工程概况　青岛市地铁一期工程（３号线）五四广场车站位于香港中路与山东　路交汇路口下方，车站沿香港中路呈东西向布置。车站的东北侧为青　岛市政府，西北侧为香格里拉大酒店，车站西南侧是正在施工的青岛国　际贸易中心，东南侧为颐和国际大厦。五四广场站是二、三号线换乘　站，为地下双层岛式结构，二、三号线结构四线平铺，平行换乘车站，总　长２７７．６ｍ。标准宽度４４．８ｍ，车站共设置７个出入口，２组风亭，车站所在　位置地面起伏不大，东低西高车站顶部覆土约３．９ｍ～６ｍ，采用盖挖半　逆作法施工。车站共设计钢管混凝土柱１８１根，钢管混凝土柱作为永　久结构柱，其施工质量直接影响整个地铁车站的受力能力，是控制该车　站整体质量的重点工序。车站站址见图１。　图１五四广场站站址平面图　３．施工机具及人员配备　钢管混凝土柱施工所需机具设备见表ｌ，所需施工人员见表２。　表１机具设备表　机具设备名称　规格　数量　机具设备名称　规格　数量　吊车　２５ｔ　２台　电焊机　ＢＸｌ一５０ｏ／　３台　ＢＸ１—６３０　混凝土运输车　ＨＴＭ８Ｏ４Ｃ　３台　弯筋机　ＺＷ４０　２台　全站仪　ＧＴＳ－７５１　１台　激光垂准仪　Ｄｚｊ２　１台　水准仪　ＤＳＺ２　１台　角磨机　ＧＷＳ６—１００　３台　表２劳动组织表　工种　人数　工作内容　工种　人数　工作内容　班组长　１　总体协调负责　混凝土工　６　负责混凝土浇筑施　工　副组长　１　协助组长进行现　电工　１　负责现场施工用电　场协调　技术主管　１　施工现场技术总　电焊工　３　负责钢筋焊接等所　负责　有焊接工作　技术员　２　负责技术工作　测量员　４　各种测量检测工作　质检员　１　负责质量控制及　吊车司机　２　吊车设备的操作　检验工作　安全员　１　负责现场安全工　指挥员　２　吊装作业指挥工作　作　钢筋工　６　负责钢筋笼的加　吊装人员　６　配合吊车吊装作业　工与安装　４．钢管混凝土柱施工　４．１钢管混凝土柱施工工艺　钢管混凝土柱施工工艺流程见图２。　人工挖　Ｌ桩放线　人ｚ：／ｇ：￣Ｌ桩施工　不合格　人工挖孔桩位置垂直度检查　不合格　钢管位置校正　不合格　钢管内部混凝土浇筑　图２钢管混凝土柱施工工艺流程　－——４２５－－——　科技信窟　４．２施工准备　（１）施工图纸审核工作已经完成，设计单位已经对施工图纸进行了　设计交底。　（２）熟悉施工图纸技术要求及钢管　昆凝土柱安装误差允许值。　（３）各项临时设施，如照明、动力、安全设施准备就绪。　（４）各种监控量测设备已经标定完成。　（５）钢管柱在厂家定型加工完成，同时焊缝探伤和防腐层检测工作　已经完成，并出具了合格的检测报告。　（６）吊装设备、施工机具和施工人员均已经进场，并完成了进场安　全教育培训工作，对施工作业人员进行了技术交底和安全交底。　４＿３施工要点　４．３．１人工挖孑Ｌ桩位置、垂直度检查　人工挖孔桩开挖前，测量人员在开挖原地面放出挖孔桩中心位置　和挖孔桩护壁位置，开挖人员利用传统开挖方法自上而下开挖，每开挖　１米，施工一节混凝土护壁，测量人员利用电子垂准仪和全站仪检测挖　孔桩的垂直度和平面位置，确保人工挖孔桩的垂直度和线位准确，依此　类推直至开挖至孔底设计标高。人工挖孔桩施工至设计标高后，将标　高点引人孔内，标记于护壁上，为孔内后续施工提供方便。　位置。测量人员利用激光垂准仪、水准仪和水平尺检查钢管柱位置和　标高，确认无误后，锁紧花篮螺栓。钢管柱安装完毕。位置误差允许值　为±５ｍｍ，顶面标高误差允许值为一２０ｒａｍ，平整度误差允许值为±５ｒａｍ。　４．３．６钢管内混凝土浇筑　钢管柱安装完毕后，进行钢管内混凝土浇筑作业。利用混凝土导　管采用高位抛落法浇筑施工，考虑到混凝土振捣难度大的问题，该混凝　土采用高强度自密实混凝土，其特点为自动密实，浇筑时无需振捣。混　凝土浇筑中，注意检测混凝土坍落扩展度和Ｂ。指标，确保混凝土的和　易性和流动性，同时做好同条件养护试块。当强度达到设计要求后，在　钢管柱与挖孔桩护壁之间回填细沙，水浸密实。　４．４质量控制　（１）建立健全工程质量保证体系，成立体系建全的质量管理组织机　构，建立以质量风险责任制为中心的各项质量管理制度。　（２）加强有关质量教育，增强全员质量观念，树立“百年大计，质量　第一”的意识。　（３）混凝土浇筑施工时，试验人员逐车检验塌落扩展度和　指标，　保证混凝土浇筑质量。　（４）定位器和钢管柱安装时，测量人员随时监控检查构件位置和标　４．３．２抗拔桩钢筋笼安装定位　高，保证安装质量。　人工挖孔桩施工至设计标高后，进行钢管柱的基础桩（抗拔桩）钢　（５）钢管柱安装过程中，利用激光垂准仪双向复核垂直度，保证垂　筋笼安装定位。利用吊车将抗拔桩钢筋笼吊人挖孔桩桩底后，利用８　直度达到设计要求。　根长３０ｃｍ的ｃｌ６钢筋将钢筋笼纵横双向、上下两层固定于挖孔桩护壁　（６）钢管内部混凝土浇筑完成后，利用敲击钢管的方法进行初步检　上，做到钢筋笼受到混凝土冲击时，位置和标高不发生改变。在固定安　查，如有异常，则用超声波检测。对不密实的部位采用钻孔压浆法进行　装完成后，检查钢筋笼的位置和标高，确保钢筋笼的高度和位置准确。　补强，然后将钻孔补焊封闭。　４．３＿３定位器安装　４．５安全措施　作为钢管混凝土柱的柱底定位装置——定位器安装之前，在已固　（１）建立健全安全保证体系，成立体系建全的安全管理组织机构，　定好的钢筋笼上标记出定位器底面标高，将２根长２．４ｍ的Ｃ２８钢筋水　建立以安全风险责任制为中心的各项安全管理制度。　平、平行固定于钢筋笼上标记号的定位器地面标高位置，Ｃ２８钢筋表面　（２）所有作业人员必须进行岗前培训，经考核合格后方可上岗。起　纵向通长肋朝上，２根钢筋间距１米，通长肋顶面标高与定位器底面标　重工、电工、电焊工等特殊工种人员，以及安装作业人员必须经相关部　高一致。这２根Ｃ２８钢筋的作用是为定位器提供安放平台，同时为定位　门培训，并取得相关作业证书后方可上岗。　器精确定位调整提供着力点。为保证２根Ｃ２８钢筋不产生挠曲变形，利　（３）作业人员必须戴安全帽，系安全带，穿防滑鞋，严禁老弱病残及　用４根Ｃ２８钢筋对以上２根Ｃ２８水平钢筋进行竖向支撑。以上工作完　酒后人员上班。　成后，利用吊车将定位器吊人孔内，人工配合安放于已固定好的２根　（４）所有电路、用电设备必须满足安全用电要求，所有用电设备均　Ｃ２８钢筋安放平台上，操作人员在孔内精确调整定位位置和标高，同时　按一机一闸设置空气开关，并要有漏电保护装置。　利用激光垂准仪、水准仪和水平尺检测定位位置和标高情况，当定位器　（５）钢管柱起吊时，必须设专人指挥，严格遵守“十不吊”原则，确保　位置标高调整到设计值后，将定位器点焊于下部的水平钢筋上，安装锚　吊装作业安全。　固螺栓，随后将定位器与钢筋笼牢固地固定在一起，使其成为一个整　（６）人工挖孔桩孔口必须设置安全防护栏杆，防止作业人员不慎坠　体，防止浇筑抗拔桩混凝土时使其位置发生改变。固定完成以后，利用　落。　激光垂准仪、水准仪和水平尺再次复核定位器位置，确保位置准确。定　４．６环境保护措施　位器位置误差允许值为５ｒａｍ，顶面标高误差允许值为一２０ｒａｍ，平整度误　（１）建立完善的环境保护体系，建立健全环境保护措施及制度。　差允许值为±５ｒａｍ。　（２）所有可回收的建筑垃圾和生活垃圾不得随意丢弃，必须回收交　４．３．４抗拔桩混凝土浇筑　于废品收购站。　定位器安装完成后，进行抗拔桩混凝土浇筑作业。抗拔桩混凝土　（３）机械设备出场前必须利用高压水枪将轮胎上的渣土冲洗干净，　利用混凝土导管作为下料工具，管口位于抗拔桩地面，抗拔桩本次浇筑　防止污染路面。　高度仅为１．７５米，混凝土从导管顶部一次浇筑至定位器顶面以上５０ｅｍ　（４）施工废水、生活废水按有关要求进行处理后排放。　的位置，浇筑过程中无需提管，浇筑过程中加强振捣，确保密实。待混　（５）严格控制施工噪音，在夜间休息时间禁止施工。　凝土浇筑强度达到终凝后，将位于定位器顶面以上５【）ｃｍ的混凝土凿　５．效益分析　除，同时将定位器顶面混凝土残渣清理干净，为钢管柱安装做准备。　（１）定位器一次安装成型，无需采用灌浆料后锚灌注，该车站共计　４３．５钢管柱安装　１８ｌ根钢管柱，共节约成本１８万元。　抗拔桩混凝土强度达到设计强度的９０％后，进行钢管柱安装作　（２）定位器一次安装成型技术，操作简单，安全快速。在五四广场　业。钢管柱在加工过程中在顶部抗压牛腿位置焊接吊装环。钢管柱利　车站施工过程中，单根安装速度为１．５小时，平均每天安装７根。　用１台２５吨吊车吊装，将钢丝绳穿过钢管柱的吊装环挂于吊钩上，将平　６．结束语　放的钢管柱吊起至竖直状态，缓缓扭转吊车大臂，将钢管柱垂直对准挖　钢管混凝土柱一次安装成型技术通过在五四广场站反复施工实　孑Ｌ桩，缓缓下放吊钩，钢管柱慢慢插入挖孑Ｌ桩。当钢管柱接触到定位器　践，得到了以下结论：钢管柱一次安装成型技术施工原理简单，操作方　时，钢管柱停止下落，安装人员进入孔内，慢慢调整钢管柱位置，当钢管　便，施工安全、快捷，易于推广；采用柱底先定位，柱顶复核的双定位方　柱位于定位器正上方时，钢管柱继续下落，最后钢管柱底部与定位器紧　法，无需全程监测，精度控制高，操作简单；施工设备和人员投入少，施　密地镶套在一起，钢管柱安装就位。孔内的安装人员，爬升到钢管柱顶　工速度快。实践证明，钢管混凝土柱在地铁盖挖车站施工时，钢管柱一　面位置，利用４根花篮螺栓纵横双向将钢管柱顶面与挖孑Ｌ桩护壁相连，　次安装成型技术是可行的，与定位器后锚固方法相比，具有明显的经济　测量人员在挖孔桩孔口放出钢管柱中心位置十字线，利用重锤将中心　效益和社会效益，值得推广使用。　线引人钢管柱子顶，安装人员调整花篮螺栓长度从而调整钢管柱中心　（上接第４２４页）　热性；第三，阻挡热辐射透过的作用与季节无关，即　（如图２），与钢龙骨之间通过隔热材料实现断热结构，保证了保温性的　无论冬季还是夏季均能保证室内的热环境不损失或不增加。　要求。　可见Ｌ０ｗ—Ｅ玻璃的节能性能相当明显，综合建筑要求、西宁当地　４．结论　的气候特点、使用功能以及节能要求，我们选用ＴＰ６＋１．１４ＰＶＢ＋ＴＰ６　在高原高空的环境和西宁市特殊的天气环境下，“浦宁之珠”西宁　ｆＬｏｗ－Ｅ）＋１２Ａ＋ＴＰ６镀膜钢化中空夹胶玻璃，其中外片从安全角度考虑，　电视塔的幕墙设计选型经过充分、反复的论证、研究，最终取得了现在　为６ｍｍ＋１．１４ＰＶＢ＋６ｍｍ钢化透明浮法镀Ｌｏｗ—Ｅ膜（第二面），中空层为　较为合理的设计内容，不但结构设计合理，而且在节能设计上也取得了　１２ａｒｍ、内片为６ｒａｍ透明浮法玻璃钢化。可见光透光率３０％，可见光外　成功。从本工程的幕墙设计中可以得出以下结论：　部反射率１７％，可见光内部反射率１３％，太阳能穿透率１３％，太Ｉｔｌｉ反　第一，玻璃幕墙的节能设计中对于玻璃的节能选择最佳型式的玻　射率１２％，遮阳系数小于０．３０，Ｕ值小于１．８。　璃组合是至关重要的。　（３）型材的节能设计　第二，除了玻璃之外的球体覆面结构，如扣板、龙骨等处的节能处　本工程玻璃板块的面积占整个球体面积的９０％以上，且在玻璃的　理也必不可少，而且需要有效处理。　选材上选用了节能效果显著的低反射Ｌｏｗ－－Ｅ夹胶中空玻璃，但是为了　第三，对于本工程的球体高空玻璃，外片采用两片夹胶玻璃，是一　全面达到节能、保温隔热的效果，幕墙龙骨部位的节能处理也是必不可　种从安全角度出发的人性化设计。　少的。本工程主龙骨为钢龙骨，龙骨上扣上铝合金装饰板，宽度１４０ｍｍ　－－——４２６・・——